Temperatur kann Stimmungsschwankungen, Gedanken an Umzug und sogar Freude verursachen. Dies hängt natürlich von Ihrem Komfortniveau oder Ihrer bevorzugten Umgebungstemperatur ab. Ebenfalls, ein Bewohner eines Staates zu sein, der mir vier von vier Jahreszeiten im Jahr Outdoor-Aktivitäten bietet, fördert eine Vorliebe für ein wärmeres Klima.
Es gibt jedoch immer noch Zeiten, in denen ich Florida in einigen Wintern leicht mit Illinois verwechseln kann. Wie Sie sich vorstellen können, fördert dies in der Tat Stimmungsschwankungen und Gedanken an einen Umzug.
Außerdem sind wir (Menschen) nicht die einzigen Entitäten, die von der Umgebungstemperatur der Umgebung, in der wir uns befinden, betroffen sind. Darüber hinaus können Temperaturänderungen in einigen Geräten sogar die Funktionalität insgesamt stoppen. Darüber hinaus können Sie sich glücklich schätzen, wenn Sie während der Fahrt auf der I-75 in Florida im Hochsommer noch nie einen überhitzten Motor erlebt haben. Dies bringt mich auch zu einer anderen Temperaturklassifizierung, die als Betriebstemperatur oder Sperrschichttemperatur bezeichnet wird. Wie bereits erwähnt, kann ein Überschreiten der empfohlenen Temperatur nachteilige Auswirkungen auf die Funktionalität haben.
Was ist Umgebungstemperatur?
Temperaturüberlegungen sind ein wesentliches Anliegen in jedem Aspekt unseres persönlichen Lebens, Berufslebens und sogar der Geräte, die wir verwenden, um unser tägliches Leben unterzubringen. Darüber hinaus werden in den Bereichen Wissenschaft, Elektronik und Computertechnologie insgesamt Designs um dieselben Temperaturprobleme herum entwickelt. Genauer gesagt, Zwei Temperaturklassifikationen erfordern besondere Aufmerksamkeit bei der Entwicklung elektronischer Geräte und der Verwendung elektronischer Komponenten. Die beiden Temperaturparameter, auf die ich mich beziehe, sind Umgebungstemperatur und Sperrschichttemperatur oder Betriebstemperatur.
Erstens bezieht sich die Umgebungstemperatur auf die Temperatur der Umgebungsluft oder Umgebung, in der sich das Gerät befindet, während das Gerät eingeschaltet ist. Die Definition der Umgebungstemperatur ist auch die Messung der Komponenten oder Geräte selbst sowie ihrer Umgebung. Wie Sie sich vorstellen können, ist diese Messung für den Betrieb, die Leistung und den Lebenszyklus des Geräts sehr wichtig.
Unabhängig davon, ob es sich um einen Widerstand, einen Prozessor oder einen Transistor handelt, ist die Genauigkeit der Messung und der Messung selbst entscheidend für die Aufrechterhaltung von Leistung und Funktionalität. Darüber hinaus verfügt jede Komponente über eine Empfehlung oder einen Richtliniensatz, der die optimale Umgebungstemperatur umreißt. Der wichtigste Grund für die Ermittlung der Umgebungstemperatur ist die Tatsache, dass sie direkt die Sperrschichttemperatur oder die Betriebstemperatur beeinflusst.
Bei PCs ist die Umgebungstemperatur beispielsweise ein Maß für die Lufttemperatur der umgebenden Computerausrüstung. Die kritischste Komponente in jedem PC ist auch der Mikroprozessorchip. Aus diesem Grund verfügt er (Mikroprozessor) normalerweise zusätzlich zu den anderen Lüftern in einem PC-Gehäuse über ein eigenes Kühlsystem. Obwohl diese Messung für die Gerätefunktionalität und den Lebenszyklus entscheidend ist, gilt dies umso mehr für den Mikroprozessor.
Schließlich reicht die optimale Umgebungstemperatur für PCs oder seine Komponenten von 600 bis 750 Fahrenheit. Darüber hinaus sollte der PC operativ gesehen am unteren Ende dieses Spektrums liegen, wenn er länger betrieben wird. Obwohl ich noch nie einen Mikroprozessorausfall aufgrund von Hitze erlebt habe, habe ich Systeme gesehen, die dies getan haben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Umgebungstemperatur die Gesamttemperatur eines Geräts bestimmen kann und wird, und daher ist eine ständige Berücksichtigung erforderlich.
Zwischen der Suche nach dem richtigen Kondensator für Ihr Design und dem Ausgleich der Spannungsanforderungen kann es schwierig sein, sie zu implementieren.
Was ist Sperrschichttemperatur?
Auf dem Gebiet der Elektronik können die Sperrschichttemperatur und die Betriebstemperatur gleich sein; zum Beispiel der in der Vorrichtung verwendete Halbleiter. Die Sperrschichttemperatur wird jedoch auch direkt von der Umgebungstemperatur beeinflusst, und für integrierte Schaltungen zeigt die folgende Gleichung diese Beziehung zwischen den beiden Messparametern.
TJ = Ta + (PD x Rja)
Während in dieser gleichung:
TJ stellt die Sperrschichttemperatur in Celsius
Ta stellt die Umgebungstemperatur in Celsius
PD stellt die verlustleistung der integrierten schaltung in Watt
Rja stellt die Übergang zu Umgebungs thermische widerstand in Celsius/ Watts.
Ferner ist die Sperrschichttemperatur, die kurz für Transistor junction temperature (semiconductor) steht, die maximale Betriebstemperatur des tatsächlich in der elektronischen Vorrichtung verwendeten Halbleiters. Während des Betriebs ist es höher als die Außentemperatur des Teils und die Gehäusetemperatur. Die Differenz entspricht auch der Wärmemenge, die von der Verbindungsstelle zum Gehäuse übertragen wird, multipliziert mit dem Wärmewiderstand von Verbindungsstelle zu Gehäuse.
Darüber hinaus können zahlreiche physikalische Eigenschaften die Temperatur von Halbleitermaterialien beeinflussen. Dazu gehören die thermische Erzeugung von Ladungsträgern, die Diffusionsrate von Dotierungselementen und Trägermobilitäten.
Glossary of Terms for Thermal Production in Semiconductor Materials
Ladungsträger ist in der Physik der Begriff für frei bewegliche Teilchen oder Quasiteilchen, die auch eine elektrische Ladung tragen. Dies gilt insbesondere für Partikel, die eine elektrische Ladung in Leitern (elektrisch) tragen. Weiterhin sind zwei Beispiele für diese Teilchen Ionen und Elektronen.
Dotierungselemente oder Dotierungsmittel sind die Spuren eines Verunreinigungselements, das in ein chemisches Material eingefügt wird, um seine anfänglichen elektrischen oder optischen Eigenschaften zu modifizieren.
Trägermobilität ist ein charakteristischer Parameter (in der Physik), der zeigt, wie schnell sich ein Elektron durch einen Halbleiter oder ein Metall bewegen kann, wenn ein elektrisches Feld es zieht.
Die Bedeutung der Aufrechterhaltung der richtigen Sperrschichttemperatur?
Da die Sperrschichttemperatur auch die sichere Betriebstemperatur ist, ist sie natürlich für Überlegungen zum Gesamtdesign sowie zu Funktionalität und Leistung relevant. Daher ist es notwendig, Ihre maximale Sperrschichttemperatur berechnen zu können.
Darüber hinaus finden Sie die Richtlinien zur maximalen Sperrschichttemperatur im Datenblatt, das dem Bauteil beiliegt. Es wird auch für die notwendigen Fall-zu-Umgebungs-Wärmewiderstandsberechnungen für die angegebene Verlustleistung verwendet. Darüber hinaus helfen die Ergebnisse dieser Berechnung bei der Auswahl des geeigneten Kühlkörpers für das Design, falls zutreffend.
Bei den heutigen aktuellen Prozessoren (PC) bieten die meisten Hersteller integrierte Netzwerksensoren zur Überwachung der Kerntemperatur des Prozessorchips an. Wenn der Sensor also Temperaturen in der Nähe des Sonnenfinsternispunkts des TJ registriert, wird eine thermische Drosselung eingeleitet. Diese Maßnahme umfasst Taktgeschwindigkeitsreduzierung, Takt-Gating und Takt-Stretching, die alle die Kerntemperatur reduzieren. Wenn diese Maßnahmen jedoch nicht ausreichen, leitet der Sensor eine Abschaltung ein, um Schäden durch übermäßiges TJ zu vermeiden. Um eine Annäherung an die (Chip-) Sperrschichttemperatur zu erhalten, verwenden wir die zuvor diskutierte Gleichung: TJ = Ta + (PD x Rja).
Mikroprozessoren und Transistoren haben sehr empfindliche Anforderungen an Betriebstemperaturen.
In der Elektronik benötigen alle Geräte Strom zum Betrieb. Diese Leistung wird sowohl durch Strom als auch durch Spannung von einer bestimmten Quelle oder Quellen eingeleitet. Der Energieverbrauch einer Vorrichtung erzeugt jedoch Wärme und führt somit zu steigenden Sperrschichttemperaturen. Insgesamt bestimmt die Umgebungstemperatur (Ta) die Mindesttemperatur, bei der ein Gerät arbeitet. Unabhängig von den verwendeten Maßnahmen zur Steuerung der Wärme besitzt die verwendete Vorrichtung immer eine höhere Sperrschichttemperatur als ihre Umgebung. Daher ist die Sperrschichttemperatur von der Umgebungstemperatur abhängig und beeinflusst somit das Design und die Anwendungszwecke des gesamten Geräts.
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